某電鍍工業園區廢水案例分析及處理工藝設計

陳梅芹， 吳景雄

（廣東石油化工學院 環境與生物工程學院，廣東 茂名525000）

0 前言

電鍍是利用電化學方法對金屬和非金屬表面進行裝飾、防護及獲取某些新性能的一種工藝過程［1］。由于鍍件功能要求各異，鍍液組分、操作方式、工藝條件等也種類繁多，最終進入廢水的污染物較為復雜。因此，電鍍工業被列為全球三大污染工業之一［2］。在《電 鍍 污 染 物 排 放 標 準》（GB 21900—2008）正式實施及我國“十二五”規劃指出重金屬污染綜合防治的形勢下，針對電鍍廢水的達標處理，無疑對電鍍企業提出了更高的環保要求。電鍍廢水處理的難點在于電鍍廠分散，處理成本高昂。針對這種情況，運用循環經濟理念對電鍍行業進行產業結構調整，發展電鍍工業園區建設。根據生產工藝特點，把分散于各地的電鍍廠歸類到一起并統籌安排，是降低電鍍廢水處理成本、增強電鍍企業競爭力的有效途徑［3］。本文以某電鍍工業園區廢水為案例，對廢水的收集原則、工藝流程設計進行闡述。

1 廢水的分類收集

目前我國處理電鍍廢水的方式仍然以按質分類收集、分類處理為主。本案例中的電鍍工業園區主要生產手機、電腦和家用電器零部件。園區排放的廢水主要來自鍍件前處理和各電鍍工段后的清洗工序，廢水排放量約為1 350m3／d。由于廢水來源復雜、種類繁多，所以需要合理地對廢水進行分類。分類過細，構筑物繁多，日常運行費用居高不下，藥劑浪費嚴重；分類過粗，則污染因子可能相互干擾，處理難以達標。

分析該電鍍工業園區廢水產生來源，將其分為五股廢水進行收集，分別為含油廢水、含氰廢水、含鉻廢水、化學鍍鎳廢水和金屬離子綜合廢水。各股電鍍廢水水質水量及分類依據，如表1所示。出水水質需達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008），如表2所示。

表1 電鍍工業園區各股廢水情況

表2 出水水質要求

2 工藝設計

電鍍廢水中的主要污染物是重金屬、氰化物及有機物等，需要對各股廢水分別進行預處理。重金屬污染的特點是不能被降解消除，只能依靠富集分離技術從電鍍廢水中去除。重金屬富集分離技術主要有：中和沉淀法［4］、硫化物沉淀法［4］、化學還原法［1］、鐵氧體法［5］、電解法［6］、膜分離法［7］、離子交換法［8］、生物絮凝法［9-10］、生物吸 附法［11］、植物修復法等［12］。當電鍍廢水中重金屬的質量濃度降低到一定程度后，依靠微生物的降解、吸附、絮凝、吸收等作用機制進一步去除殘余的有機物及重金屬。這種工藝組合在廢水處理量較大的情況下是相對高效經濟的方式。結合該電鍍工業園區廢水水質水量情況，對各股廢水進行針對性的預處理，再匯合到生物處理池，具體工藝流程設計見圖1。各股廢水工藝設計分析如下。

圖1 電鍍廢水處理工藝流程圖

2.1 含油廢水預處理系統

含油廢水中的主要污染物是以油污為主的有機物及固體懸浮物。選擇隔油池去除大部分油污，然后通過溶氣氣浮將乳化的細小油滴進一步去除，最后將廢水送到SBR 池進行生物處理，降解剩余的有機物。

2.2 含氰廢水處理系統

由于HCN 的沸點只有26℃，為避免含氰廢水和其他酸性廢水混合而產生劇毒的HCN，該股廢水需要單獨收集。廢水中的氰通常以游離CN-、HCN 及穩定性不同的各種金屬配合物（例如［Zn（CN）4］2-、［Ni（CN）4］2-、［Fe（CN）6］3-）等 形式存在［13］。含氰廢水的處理方法有離子交換法、蒸發法、電解氯化法、臭氧法和堿性氯化法等。其中堿性氯化法使用較廣泛。堿性氯化破氰原理及參數選取見表3。使用本法時必須對pH值進行嚴格的控制，否則容易使少量殘留氰化物氧化不徹底。

表3 堿性氯化破氰原理及參數選取

2.3 含鉻廢水處理系統

表4 還原法處理含鉻廢水的部分工藝參數

2.4 化學鍍鎳廢水處理系統

該電鍍工業園區的化學鍍鎳廢水主要是鎳、磷和有機物超標。為防止廢水因缺氧而發臭，處理前對廢水進行空氣攪拌30min。針對水質情況，選擇強氧化劑將次磷酸鹽、亞磷酸鹽氧化為正磷酸鹽，投加石灰乳沉淀磷酸鹽；氧化過程中鎳從配位態中釋放出來，在堿性條件下沉淀去除；絮凝沉淀無法去除的重金屬離子及有機物通過生化系統進一步凈化處理。部分工藝參數見表5。

表5 化學鍍鎳廢水處理的部分工藝參數

2.5 金屬離子綜合廢水處理系統

該股廢水中的主要污染物質是Cu、Zn及少量的Pb、Pt等。重金屬離子的去除主要采用氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。氫氧化物沉淀法需要加堿調高pH值至11左右，后續出水需加酸中和后才能排到生物池系統。石灰去除污染物具有藥劑來源廣、價格低、操作簡便、處理可靠等優點，因此，選用石灰作為沉淀劑。但石灰絮凝過程中產生的絮體沉降緩慢，投加凝絮劑PAC／PAM，可增加污泥成團致密性，促進氫氧化物絮凝沉淀［10］。金屬離子綜合廢水中含有多種金屬離子，不同金屬離子的氫氧化物沉淀條件和存在狀態與溶液的pH值密切關聯，通過絮凝沉淀后部分金屬離子仍無法達標排放。因此，后續出水經pH值調節后排到生化處理系統，微量的金屬離子和有機物依靠微生物的吸附、吸收、絮凝、降解等作用進一步去除［14］。此外，石灰絮凝沉淀過程中有機物也被去除約50%，使進入生物池系統的廢水的COD 穩定在200mg／L 左右，有利于生物處理工藝的穩定運行。

3 小結

建立大型電鍍工業園區是電鍍行業產業結構調整的必然。電鍍工業園區的廢水量大、成分復雜，增加了整個廢水處理的難度。強化廢水分類收集、分質處理，是電鍍工業園區妥當處理電鍍廢水的關鍵。

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